曹森华

（江阴兴澄特种钢铁有限公司）

摘  要  通过对原煤的工业分析、元素分析、热值、灰熔融等进行系统性分析，寻找出性价比最高和满足高炉成分的配比，实施提高煤比试验，高炉喷吹煤比达到170kg/t以上，实现以煤代焦，同时燃料比未大幅升高，降低冶炼成本，提高公司效益。

关键词  煤粉成分 高炉喷煤 煤粉利用率 主要高炉技经指标

近年来，高炉喷煤技术已成为钢铁行业节约焦炭、降低成本和改进冶炼工艺最有效的技术手段，大幅度提高喷煤量和煤焦置换比是各钢铁企业的共同目标。高炉喷吹煤粉是从高炉风口向炉内直接喷吹磨细的无烟煤或烟煤粉或这两者的混合煤粉，以替代焦炭提供热量和还原的作用，从而降低焦比，降低生铁成本，提高产品的竞争力。

1  兴澄特钢喷煤现状

兴澄特钢大高炉，近几年喷吹煤比在130~150kg/t之间，当前同类型先进高炉喷吹煤比都在170kg/t以上，在焦炭、烧结矿等原燃料条件接近的情况下，煤比存在明显差距。配煤结构为烟煤与无烟煤混和喷吹。与国内同类型先进企业相比，目前制粉车间共有两台立式中速磨煤机，采用轮流生产模式，单机台时产量为55t/h，高炉喷吹量约为45t/h，从磨机产量看，具有提高煤比的潜力。通过优化配煤及炉内操作，改善煤粉利用率，在当前原燃料条件下提高煤比和降低燃耗成本在技术上是可行的。

2  目前使用的单煤性能评价

 对兴澄特钢大高炉目前喷吹用的烟煤和无烟煤进行基础性能实验研究，包括煤粉在干燥基下的工业分析，元素分析，灰成分，发热值，可磨性，碱金属含量等；对兴澄特钢大高炉目前喷吹用的烟煤和无烟煤的喷吹工艺性能进行系统研究，包括爆炸性，着火点，燃烧性，反应性，灰熔融特性，流动性，粘结性等。兴澄特钢的烟煤灰分含量较低，挥发分含量较高，且其高位发热值相对较高，可磨性较低，爆炸性强，喷流性一般，灰熔特征温度偏低，3种烟煤的燃烧性和反应性基本无差异。兴澄特钢无烟煤的灰分含量较低，发热值较高，无爆炸性，着火点较高，可磨性较低，无烟煤的喷流性一般，灰熔特征温度较高，但无烟煤的燃烧性和反应性均较差。

3  优化配煤实验研究

通过性价比评价指数和有效热值评，无烟煤评比：无烟煤C＞无烟煤B＞无烟煤A；烟煤评比：烟煤A＞烟煤C＞烟煤B，选择性价比高的前两种进行配煤，并以混合煤挥发分19%，21%，23%三个区间进行实验研究。

根据单煤的性价比评价指数选择无烟煤C、无烟煤B、烟煤C和烟煤A作为配煤的基础煤种。混煤成本随挥发分含量增加而降低，性价比评价指数随之降低。混煤挥发分含量应该保持在19%左右，能够保证制粉安全，且混煤的有效热值和性价比较高。推荐的混煤方案为58%无烟煤C+42%烟煤A，或者60%无烟煤C+40%烟煤C。 

图2  配煤性价比分析

通过对喷吹用的烟煤和无烟煤的基础性能进行实验研究，选择性价比较高的煤粉作为配煤优化的基本煤种，混煤方案选择为挥发分为19%左右，推荐2种性价比最优的混煤方案（60%无烟煤C+40%烟煤C和58%无烟煤C+42%烟煤A），按照2种方案进行生产实践，分阶段进行提高煤比攻关。

4  提高煤比试验

4.1  试验实施计划方案

试验攻关阶段自1月26日—5月25日，共4个月，具体试验安排如下：

4.2  攻关阶段前后原料结构情况

大高炉入炉矿石结构：烧结矿（72~73%）+63%品位球团矿（9~10%）+块矿（18~19%），使用2种澳洲进口块矿。为平衡炉渣成分，日常微调炉料结构。焦炭使用100%一级干熄焦，供应比较稳定，未作调整。入炉品位整体呈下降趋势，低于基准期品位，对本次提煤降焦过程起消极作用。

 4.3  提煤比攻关试验前后的原燃料质量情况

4.3.1  烧结矿、球团、块矿质量

烧结矿、球团、块矿关键质量参数攻关前后比较，入炉品位较基准期都有所下降，烧结、球团中MgO含量上升，烧结碱度下降0.08倍，原料整体成分稳中有降。

4.3.2  焦炭、煤粉质量

焦炭、煤粉关键质量参数攻关前后比较，焦炭成分比较稳定，变化不大；热态性能下降（CSR下降0.17%，CRI上升0.01%）；机械强度下降M10上升0.08%，增加燃料消耗。喷吹煤粉挥发分上升0.89%，-200目比例上升8.66%，有利于提高喷吹量。

4.4  生铁质量、炉渣成分

由于煤粉中含硫上升，入炉硫负荷的增加，高炉配合低硅铁冶炼，采用了提高炉渣碱度的方法，增加渣中MgO的含量，改善了炉渣的流动性，同时提高炉缸热容性，喷煤比提高以后，生铁含硫量并未明显升高，确保了生铁质量。

4.5  富氧率变化

大高炉基准期富氧率为3.25%，3月提高到3.50%左右，4、5月份提高4.0%左右，大高炉富氧率的增加是煤比提高的关键因素之一。

4.6  风温变化

大高炉风温水平由1150℃左右提高至1180℃左右，风温的大幅度提高保证了煤粉在风口前具有较高的燃烧率，攻关阶段风温水平基本能够稳定在1180℃左右，较基准期提高近10℃。

4.7  压差变化

攻关初期大高炉压差在180~185kPa左右，后期有所下降维持在180kPa以内。高压差操作难度较大，容易造成高炉悬料、难行等现象。攻关期能够实现提煤降焦，且保证燃料比基本不上升，与高炉操作者及时调整制度密不可分。

4.8  料制调整

提高煤比后，使风口回旋区发生变化，初始煤气流分布改变，经过攻关，试用新的料制，不断调整矿、焦的布料档位角度、档位环数，尤其是中心焦角度和环数，引导中心气流，达到合理的煤气流分布，从而稳定控制煤气利用率，保持高煤比。

4.9  焦比情况

大高炉基准焦比达到322kg/t，随着提煤比项目的实施，焦比逐渐降低，2月份时焦比已经降到317kg/t；3月份时焦比降低到313kg/t，比基准期降低9kg/t；4月份焦比可以降低到310kg/t；5月份焦比降低到309kg/t，较基准期下降13kg/t。

4.10  煤比情况

煤比基准期水平为153kg/t；2月份煤比上升到163kg/t，3月份煤比增加到167kg/t；4月份煤比为168kg/t；5月份煤比提高到171kg/t，较基准目标提高18kg/t，完成攻关目标。

5  总结

（1）根据单煤的性价比评价指数找出3种煤粉作为配煤的基础煤种，通过性价比评价指数、有效热值评和安全性，推荐了2种混煤方案为58%无烟煤C+42%烟煤A，或者60%无烟煤C+40%烟煤C。

（2）与基准期相比，经过优化配煤，截止到5月份大高炉煤比提高了18kg/t，焦比降低13kg/t，实现了以煤代焦的目的，节约了燃料成本，为公司创造了效益。下一步，继续优化配煤比，同时与炉内调剂相配合，确保长期保持煤比170kg/t以上，达到国内同类高炉先进水平。

6  参考文献

[1] 汤清华，王筱留，祁成林，等.高炉喷吹煤粉知识问答.第2版[M].北京：冶金工业出版社，2016.

[2] 王筱留.钢铁冶金学（炼铁部分）.第2版[M].北京：冶金工业出版社，2018:16.

[3] 宋阳升.我国高炉喷煤技术的发展和展望[J].钢铁，1996，31（12）：5-12.